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Etude du mouillage partiel et du transfert de matière liquide-solide en réacteur à lit fixe arrosé

Baussaron, Loïc (2005) Etude du mouillage partiel et du transfert de matière liquide-solide en réacteur à lit fixe arrosé. (Study of wetting efficiency and liquid-solid mass transfer in trickle bed reactors.)

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Abstract

Ce travail porte sur l'étude des réacteurs à lit fixe en régime ruisselant en condition de mouillage partiel et plus particulièrement sur la mesure du taux de mouillage f, et du coefficient de transfert de matière liquide-solide kLS à faibles vitesses de liquide. En premier lieu, une étude locale sur maquette bidimensionnelle a permis d'identifier les mécanismes clés et a mis en évidence l'effet prépondérant de l'affinité liquide-solide sur le mouillage. Une étude détaillée des différentes techniques de mesures du taux de mouillage rencontrées dans la littérature a permis de dégager la technique la plus adaptée à nos conditions : le traçage. Une méthode de mesure plus originale, couplant colorimétrie et traitement d'images, a également été développée. L'étude paramétrique réalisée par ces deux techniques montre l'influence du prémouillage du lit, de la qualité de la distribution du liquide, de la vitesse superficielle de liquide sur f. Elle confirme également l'impact important de l'affinité liquide-solide. Un modèle prédictif de f est finalement proposé. Enfin, les mesures de kLS, réalisées par dissolution d'un solide peu soluble, prouvent que k dépend fortement de la vitesse locale du film liquide et très peu de la vitesse LS e du gaz. ABSTRACT : The topic of this work is the investigation of trickle beds in conditions of partial wetting, more precisely the measurement of the wetting efficiency, f, and of the liquid-solid mass transfer coefficient kLS, for low liquid flow-rates. Firstly, a local study, involving a bidimensional mock-up, has allowed to identify the key-mechanisms and to underline the major effect of liquid-solid affinity on wetting. A detailed literature survey of the different measurement techniques of f has led to identify the best technique for our experimental conditions: tracer method. A second method, more original, has been developed, coupling colorimetric evaluation and image processing. The sensitivity analysis, carried out with these two techniques, shows the influence of bed pre-wetting, liquid distribution, and liquid superficial velocity on f. It confirms also the major effect of liquid-solid affinity. A predicting model has been proposed. Finally, the measurements of kLS, carried out by dissolution of a low soluble solid, prove that kLS depends strongly on local liquid film velocity and weakly on gas velocity.

Department:Laboratoire de Génie Chimique - LGC (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Wilhelm, Anne-Marie
Uncontrolled Keywords:Réacteur à lit fixe - Mouillage partiel - Transfert de matière liquide-solide - Traçage - Ruisselant - Taux de mouillage - Mouillabilité - Colorimétrie. KEYWORDS : Trickle-bed reactors - Partial wetting - Liquid-Solid Mass transfer - Tracer methods - Wetting efficiency - Wettability - Dye-adsorption.
Subjects:Process engineering > Process and environmental engineering
Deposited On:29 March 2006

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